[發明專利]逆變直流點焊動態電阻實時測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201510657815.1
• 申請日: 2015-10-13
• 公開（公告）號: CN105158574A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 夏裕俊;夏振新;張忠典;張忠澤;朱世良;張芮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明屬于電子電路與測量技術領域。

背景技術

電阻點焊是一種廣泛應用于汽車車身制造的焊接方法，一臺轎車的車身上大約有4000-6000個焊點，占其焊接總量的95％，其質量好壞直接影響整車的使用壽命。由于汽車車身點焊的特殊性，焊后難以補救，常規的焊后抽檢已無法滿足用戶對車身質量的要求。因此，迫切需要尋找一種可靠的監控方法，對生產現場的車身點焊質量進行在線監控，了解產品的生產質量。

動態電阻是常用的電阻點焊質量監控信號。工件在加熱和熔化過程中電阻發生變化，因此可通過測量點焊過程中的動態電阻來了解熔核生長情況。目前提出的動態電阻測量方法主要針對交流點焊機，通過測量原邊電流、原邊電壓、功率因數角等信號并計算從而獲得動態電阻。然而，逆變直流點焊機的特殊電路結構導致其原副邊電流、電壓等信號差異較大，上述動態電阻測量方案均不再適用。目前國外進口控制器均通過測量次級電流和次級電壓信號并計算有效值從而獲得逆變直流點焊過程的動態電阻，然而該方法存在一些問題：(1)如果在焊機電極端部安裝夾持分壓裝置測量次級電壓，測量結果雖然準確，但是夾持裝置體積較大，引線過長，不利于現場實施；(2)如果在變壓器次級測量次級電壓，雖然便于安裝實施，但是由于次級回路中存在電感，測量結果存在感性分量，有效值計算方法并不準確。在一些交流電阻點焊控制器中，采用測量電流峰值點處電壓的方法，消除了感性分量的影響，但是這一方法無法直接在逆變直流點焊中使用。隨著“工業4.0”和“智能制造2025”戰略的提出，越來越多的機器人逆變點焊設備將在汽車車身制造中得到應用，為此，亟需一種準確、實時測量逆變直流點焊動態電阻的裝置和方法。

發明內容

本發明是為了解決現有逆變直流點焊動態電阻測量技術準確性與實施性無法兼容的問題，本發明提供了一種逆變直流點焊動態電阻實時測量裝置及測量方法。

逆變直流點焊動態電阻實時測量裝置，它包括羅氏線圈、積分還原電路、差分放大電路、次級電壓同步電路和嵌入式微處理器；

所述的羅氏線圈套在逆變直流點焊機的次級回路上，羅氏線圈的兩個信號輸出端分別連接積分還原電路的兩個信號輸入端，積分還原電路的電壓信號輸出端連接嵌入式微處理器的第一模擬信號輸入端，

差分放大電路的兩個電壓信號輸入端分別連接逆變直流點焊機的變壓器次級抽頭的兩端，差分放大電路的電壓信號輸出端同時連接嵌入式微處理器的第二模擬信號輸入端和次級電壓同步電路的電壓信號輸入端，次級電壓同步電路的電壓信號輸出端連接嵌入式微處理器的定時信號輸入端。

采用所述的逆變直流點焊動態電阻實時測量裝置實現的動態電阻實時測量方法，該方法的具體過程為：

步驟一：逆變直流點焊機通電后，進行通電焊接，利用嵌入式微處理器定時捕獲逆變直流點焊機的次級回路上的次級電壓信號的上升沿作為時序基準，且時序基準即為零時刻；

步驟二：嵌入式微處理器具有多個緩存，從零時刻開始通過嵌入式微處理器對逆變直流點焊機的次級回路的次級電流和次級電壓信號進行同步自動采集，并將采集的數據存入嵌入式微處理器的第一個緩存中，同時利用平均值算法計算第二個緩存中的次級電壓信號數據平均值和次級電流信號數據平均值，再將第二個緩存中的次級電壓信號數據平均值除以次級電流信號數據平均值獲得第二個緩存中動態電阻阻值，

步驟三：嵌入式微處理器捕獲到下一個時序基準時，嵌入式微處理器繼續進行同步采集逆變直流點焊機的次級回路的次級電流信號與次級電壓信號，并將采集的數據存入嵌入式微處理器的第二個緩存中，同時利用平均值算法計算第一個緩存中的次級電壓信號數據平均值和次級電流信號數據平均值，再將第一個緩存中的次級電壓信號數據平均值除以次級電流信號數據平均值獲得第一個緩存中動態電阻阻值；

步驟四：重復步驟一至三，直到焊接結束，即可實時獲得點焊過程中的動態電阻信號。

本發明帶來的有益效果是，本發明所述的逆變直流點焊動態電阻實時測量裝置及測量方法，可實現對逆變直流點焊過程中動態電阻的準確與快速測量，同時兼顧安裝實施性。通過羅氏線圈提取次級電流信號、從變壓器次級抽頭提取次級電壓信號，提高了現場安裝實施性；利用平均值算法有效減少了次級電壓中的感性分量，獲得了真正的次級動態電阻，提高了測量結果的準確性；利用嵌入式微處理器的高速采樣與計算功能，獲得采樣率為焊機逆變頻率兩倍的動態電阻信號，提高了測量結果的實時性；最后可對動態電阻測量數據進行本地記錄或通訊上傳，提高了測量裝置的可擴展性。

附圖說明